Знания, накопленные современной физикой и химией, однако, не позволяют принять такое деление без оговорок, поскольку существуют случаи, когда энергия взаимодействия по величине своей занимает промежуточное положение между слабой и сильной. Примером могут служить водородные связи, некоторые виды координационных связей (в результате донорно-акцепторного взаимодействия).
Характерным показателем интенсивности взаимодействия, а следовательно, и энергии образования или разрушения связей (что качественно соответствует ее прочности) является расстояние между взаимодействующими центрами или, иначе, длина связи.
Так, межмолекулярное взаимодействие возникает, когда расстояние между взаимодействующими центрами равно 0,4— 0,5 нм, длина химической связи 0,1—0,2 нм, водородной — 0,25—0,32 нм; длина координационных связей может быть различной— от величин, характерных для химических связей, до величин, сравнимых с водородной связью.
Многочисленными опытами доказано, что при контакте адгезива с субстратом происходит межмолекулярное взаимодействие и могут возникать самые различные химические и водородные связи, а также донорно-акцепторное взаимодействие.
Энергия межмолекулярного взаимодействия, называемого еще Ван-дер-Ваальсовым UE, складывается из энергии ориентационного Uo, индукционного Uи и дисперсионного Uд взаимодействия.
Ориентационным (электростатическим) называют взаимодействие между постоянными молекулярными диполями, а в случае полимерных молекул — постоянными диполями, образовавшимися в мономерных фрагментах цепочки.
Индукционное взаимодействие возникает между постоянными и наведенными диполями.
Дисперсионное (волномеханическое, лондоновское) взаимодействие объясняется законами квантовой, механики и связано с возникновением мгновенных диполей в атомах и молекулах при вращении электронов вокруг ядер. Дисперсионные силы действуют между любыми молекулами. Они обладают свойствами аддитивности, поэтому могут приобретать большие значения и быть главной причиной молекулярного сцепления.
Водородная связь, являясь результатом своего рода специфического межмолекулярного взаимодействия, возникает обычно между двумя электроотрицательными атомами посредством водорода, который связан химической связью с одним из этих атомов и взаимодействует с неподеленной парой электронов другого. Энергия водородной связи больше, чем энергия Ван-дер-Ваальсова взаимодействия, и обычно имеет величину до 50 кДж/моль, а в некоторых случаях достигает 120 кДж/моль. Водородные связи являются причиной сильной когезии ряда материалов, обычно содержащих большое число гидроксильных, аминных групп (целлюлоза, полиамиды). При наличии потенциальных возможностей образования водородных связей между адгезивом и субстратом можно ожидать значительного увеличения адгезии.
Образование химической связи сопровождается существенной перестройкой электронных оболочек связывающихся атомов (в то время как при межмолекулярном взаимодействии атомные группы в основном сохраняют индивидуальную электронную структуру и микросвойства). Существует несколько видов химических связей в соответствии с механизмом их образования.
Энергия химических связей значительно выше, чем энергия межмолекулярных связей, и составляет от 100 до 1000 кДж/моль. Энергия координационных связей, образующихся в результате донорно-акцепторного взаимодействия, в некоторых случаях может быть и несколько меньше, приближаясь к значениям, характерным для водородных связей. Это обычно характерно для взаимодействия слабых доноров и акцепторов.
По принципу убывания электронно-донорных свойств функциональные группы атомов можно расположить в ряд, в котором каждый предыдущий член является донором по отношению к последующему:
донор NН2>ОН>ОR>ОСОR>СН3>С6Н5>галоиды >СООR> >СО>СN> акцептор
Адгезия повышается по мере удаления друг от друга функциональных групп в донорно-акцепторном ряду и это может быть использовано при разработке или подборе адгезива для склеивания какого-либо конкретного материала, химическое строение которого известно.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.